Escuela Politécnica del Ejército

Presentación del tema: "Escuela Politécnica del Ejército"— Transcripción de la presentación:

1 Escuela Politécnica del Ejército
Carrera de Ingeniería Electrónica Automatización y Control Proyecto de Grado para la obtención del título de Ingeniería “Estudio de prefactibilidad para la provisión de energía eléctrica, sistemas redundantes y sistemas de protección para el Proyecto de control y Vigilancia por Radares para la Reserva Marina de Galápagos” Damián Betancourt Garcés 17 de Julio de 2012

2 Santa Cruz San Cristóbal Isabela Componentes

3 Estación Radar Isabela
Latitud Longitud Altura Muelle Cabotaje 0º57’44’’S 90º57’33.8”O 2.9 msnm

4 Situación Actual Transformador 75kVA Monofásico 7620/110/220
Analizador de redes: /04/2012, 10/7 Demanda máxima: kVA = 86%

5 Estación Radar San Cristóbal
Latitud Longitud Altura Cantera Piedra 0º54’51’’S 89º36’45”O 70.6 msnm

6 Situación Actual Línea MT 13.2kV Estación Radar
No existe energía eléctrica Línea de MT cercana Trifásica,13.2kV Línea MT 13.2kV Estación Radar

7 Línea MT Trafo 30kVA, 3F Línea MT Subterránea Línea MT aérea
Trifásica, 13.2kV Subterránea, 285m Transformador 30kVA Padmounted, 3F ∆-Y Conductor Cu, XLPE, #2AWG 15kV Trafo 30kVA, 3F Línea MT Subterránea Línea MT aérea

8 Estación Radar Sta. Cruz
Latitud Longitud Altura Hab 9 0º44’21’’S 90º18’24’’O 15.7 msnm

9 Situación Actual Transformador 25kVA Monofásico 7970/110/220
Analizador de redes: /06/2012, 10/7 Demanda máxima: kVA = 28%

10 Demanda Estaciones Radar
Demanda máxima P1 Carga DC 165.40W P2 Carga AC 94W P3 Potencia nominal Inversor 300W P4 P3/Eficiencia η (0.87) 344.83W P5 Cargador/Fuente P1+P4 510.23W P6 P5 + 50% 765.34W P7 P6/η (0.7) W P8 Carga Caseta 1110W P9 Carga AC + 50% W P10 VA Conductor de acometida Caída de tensión 2.5% Cu, TTU, #8AWG Isabela, Santa Cruz: monofásica 3H, 110/220 San Cristóbal: trifásica 4H, 110/220

11 Sistema Redundante Cargador/Fuente 85A, 12VDC
Alimentación 120VAC, 50/60Hz Inversor DC-AC 300W, 110VAC Baterías VRLA 7u, 12VDC 180Ah (10h)

12 Estación Radar Isabela
Equipos DC Cargador/Fuente Banco de Baterías Inversor Equipos AC Acometida BT A/C, baliza, alumbrado Caseta

13 Estación Radar San Cristobal
Equipos DC Acometida MT Cargador/Fuente Banco de Baterías Inversor Equipos AC Acometida BT A/C, baliza, alumbrado Caseta

14 Estación Radar Sta. Cruz
Equipos DC Cargador/Fuente Banco de Baterías Inversor Equipos AC Acometida BT A/C, baliza, alumbrado Caseta

15 Sistema de Protección Elemento Voltaje Potencia W Corriente A
Capacidad Termomagnético Cargador/Fuente 110 Vac 9.94 15A Baliza Torre Radar 150.00 1.36 5A Iluminación 200.00 1.82 Toma Corriente Auxiliar 3.64  Toma Corriente Exterior Aire Acondicionado 600.00 5.45 8A Banco de Baterías 12 Vdc - 85 100A Equipos DC 165.40 13.78 Inversor (Equipos AC) 162.07 13.51

16 Protecciones MT

17 Capacidad Termomagnético
Sistema de Protección Estación Corriente Acometida Capacidad Termomagnético Isabela, Santa Cruz 16.33A Bipolar, 20A San Cristóbal 9.98A Tripolar, 10A Linea MT 1.31A Fusible tipo K, 2A

18 Estación Cerro Crocker
Latitud Longitud Altura Crocker 0º38’33’’S 90º19’33’’O 826.8 msnm

19 Situación Actual No existe posibilidad de conexión eléctrica

20 Demanda Estación Crocker
Energía solar: Eólica 61% Fotovoltaica 39% Demanda máxima P1 Carga AC 90W P2 Carga Caseta 138W P4 (P1+P2) + 25% 285W P5 Potencia Nominal Inversor 300W P6 P5/η (0.87) 344.83W Energía E1 P1*24h Wh/día E2 P2*12h Wh/día E3 (E1+E2)+50% Wh/día E4 E3/η (0.87) Wh/día

21 Estación Crocker Generador Eólico
Modelo Zonhan ZH750W Potencia Nominal 750W Tensión DC Nominal 24V Diámetro rotor 2.7m Generador Eólico Viento efectivo 8h/día, 7- 8 m/s, E, S/E P real (m/s) = 500W Sistema Fotovoltaico 4.39 kWh/m2/día 6 módulos fv ∠óptimo = 15º Módulo Fotovoltaico Modelo Lorentz LC175-24M Potencia Pico 175W Tensión DC Nominal 24V Diámetro rotor 1580x808x35 mm Corriente pico 5A Corriente cc 5.4A

22 Estación Crocker Sistema Fotovoltaico Energía FV requerida, E Wh/día Tensión DC del sistema, V 24V Corriente pico del sist. fv 29.38A Arreglo módulos 6x1 Corriente pico del sistema fv (ApicoFV), cantidad de corriente requerida en el mes de peor radiación solar, bajo condiciones nominales

23 Estación Crocker Controlador Eólico FV Baterías de acumulación Modelo
Zonhan FKJ-B Potencia eólica 1 kW Potencia fotovoltaica 2 kW Configuración baterías 24VDC Condiciones Op. 10-40ºC, 90% Baterías de acumulación Tipo VRLA Capacidad nominal 180 Ah Tensión DC nominal 12 V Profundidad descarga, Pd 60% Número de baterías 24

24 Estación Crocker Sistema Acumulación Energía Total, E 6579.31 Wh/día
Tensión DC del sistema, V 24 V Días de autonomía, Da 4 días Capacidad banco baterías, Capbb Ah Arreglo baterías 12x2

25 Sistema de Protección Elemento Voltaje Potencia W Corriente A
Capacidad Termomagnético Equipos AC 110 Vac 90.00 0.82 5A Iluminación 30 0.27 Toma Corriente Auxiliar 200 1.82 Módulos FV 24 Vdc 38.88 40A Generador Eólico 750.00 31.25 Banco de Baterías - 70.13 80A Inversor DC-AC 344.83 14.37 25A

26 Estación Cerro Crocker
Turbina eólica Controlador Eólico FV Banco de Baterías Inversor Equipos AC Arreglo Fotovoltaico

27 Puesta a Tierra Sistema de Protección contra Rayo IEC 62305
97% < 100kA, 91% > 10kA LPL III R<10Ω Puesta a tierra IEEE Std. 80, 81, 141, 142 Mejoramiento de suelo PAT SPR PAT Equipos PAT Transformador

28 Puesta a Tierra Voltaje de Paso Voltaje de Contacto

29 Ec. Voltajes Tolerables 70kg Voltajes Reales

30 SPR Esfera rodante: r=42m Radio de protección h=24m: 24.60m
Superficie superior

31 SPR Esfera rodante r=42m Radio de protección h=12m:17.34m
Superficie superior

32 SPR Dispositivo Captador S=200mm2 Electrodo PAT anillo conductor Cu
Suelo rocoso poco profundo Mejoramiento de Suelo R=6.40Ω

33 PAT Caseta Malla de Cu Suelda exotérmica Electrodo L=1.8m
Lx mínimo=3.6m h profundidad = 2m R=12.82Ω Copperweld vs. Grafito

34 PAT Transformador Malla de Cu Suelda exotérmica Electrodo L=1.8m
Lx mínimo=3.6m h profundidad = 2m R=12.82Ω Copperweld vs. Grafito

35 Análisis de Costos Rubro (u) Análisis por Precio Unitario
Cantidad de obra P.U. c/rubro Presupuesto de materiales, maquinaria y herramienta, mano de obra, costos indirectos Rubro (u) A Materiales Cantidad P.U. S.T. B Maq & Her Hr $/Hr C Mano O Costos Directos A+B+C Precio Unitario CD+CI

36 Presupuesto Presupuesto Total Materiales $ 98 863.93 Maq & Herr
$ Maq & Herr $ Mano Obra $ Costos Directos $ Costos Indirectos 30% $ Costo Total CD+CI $

37 Costos Indirectos Costos Indirectos %CD Dirección de obra 8%
Administrativos 1% Locales provisionales Vehículos 3% Servicios Públicos Garantías y Seguros 5% Prevención de Accidentes Utilidad 10% CI 30%

38 Inversión Mes 1 Mes 2 Mes 3 Mes 4 I. Mensual $ 102 782.01 $ 39 755.83
$ $ % I. Mensual 55% 21% 20% 4% I. Acumulada $ $ % I. Acumulada 76% 96% 100%

39 Costo mantenimiento cada 10 años
Componente Vida útil Cantidad/10 años Valor Costo/ 10 años Baterías 45.00 $ $ Cargador/Fuente 3.00 $ $ Controlador 5 años 2.00 $ $ Generador eólico 1.00 $ Inversores 4.00 $ $ Módulos FV 6.00 $ $ Mantenimiento PAT $ $ Costo mantenimiento cada 10 años $

40 Análisis de Costos Proyecto de Control & Vigilancia por Radares para la RMG $ USD RMG km2 Hab, Visitantes Consumo Total 11 kVA

41 Análisis de Costos $ $/Hab $/Visitante $/km² W/km² Proyecto
$ $ $ $ 0.07 Componente $ $ $ $